Les batteries de demain pourraient fonctionner avec un élément bien plus commun que le lithium. Des chercheurs viennent de franchir une étape importante en créant une batterie au calcium-ion capable de conserver plus de 74 % de sa capacité après mille cycles. Cette performance laisse entrevoir des systèmes de stockage d'énergie à la fois robustes et durables.
Le succès de ce prototype repose sur l'emploi d'électrolytes quasi-solides fabriqués à partir de réseaux organiques covalents redox. Ces matériaux combinent une forte conductivité ionique avec un transport efficace des ions calcium à température ambiante. Leurs pores organisés favorisent la mobilité des ions, ce qui participe à la stabilité de l'ensemble.
Le calcium possède plusieurs avantages pour se substituer au lithium. Plus abondant sur Terre, il opère dans une fenêtre électrochimique comparable, ce qui en fait un candidat intéressant. Néanmoins, les versions précédentes de batteries au calcium-ion peinaient à assurer une circulation aisée des ions et une tenue dans le temps.
L'équipe de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong, sous la direction du professeur Yoonseob Kim, est parvenue à contourner ces écueils. Leurs électrolytes quasi-solides, riches en groupements carbonylés, forment un chemin structuré pour les ions calcium. Cette méthode accélère leur transport et limite l'usure lors des cycles répétés.
En pratique, la batterie obtenue atteint une capacité spécifique réversible de 155,9 mAh g⁻¹ sous faible courant, et maintient des performances honorables sous des intensités plus élevées. Ces caractéristiques en font une option sérieuse face aux batteries lithium-ion actuelles, avec des débouchés possibles dans les véhicules électriques et le stockage des énergies renouvelables.
Ces travaux, parus dans
Advanced Science, ont été menés en partenariat avec l'Université Jiao Tong de Shanghai. Le professeur Kim estime que cette technologie peut participer à un avenir énergétique plus durable, en proposant des solutions de stockage efficaces et moins impactantes pour l'environnement.